LONDON (IT BOLTWISE) – Forscher arbeiten an einem Konzept, bei dem Drohnen statt schwerer Akkus per Laserenergie am Himmel weiterbetrieben werden. Ein empfangender Flügelmodul wandelt das Laserlicht mittels einer Perowskit-Zelle in Strom um, ergänzt durch eine thermoelektrische Schicht für die entstehende Wärme. Laut den Autoren soll der Wirkungsgrad dieser Zelle fast 40 % erreichen, während eine Kühlung durch den Luftstrom die Hotspots entschärft. Entscheidend wird nun der nächste Schritt: das präzise „Treffen“ der bewegten Drohne im realen Flugversuch.
Die Energiefrage entscheidet bei Drohnen häufig schneller über Reichweite als die Aerodynamik. Weil elektrische Quadrokopter und Mini-Flugzeuge ihren Strom praktisch ausschließlich aus Akkus beziehen, begrenzt die Energiedichte der Batterien die Einsatzzeit deutlich. Hinzu kommt, dass ein Teil der gespeicherten Energie gleich wieder im System „verschwindet“ – nicht als Nutzlast, sondern für das zusätzliche Gewicht des Akkus. Genau an dieser Schwachstelle setzt ein Laser-Energieübertragungskonzept an, das Drohnen für bestimmte Missionen faktisch vom ständigen Landen zum Akkutausch entkoppeln soll.
Im Kern geht es um eine Stromversorgung durch gerichtetes Licht: Ein Sender erzeugt einen Laserstrahl, und die Drohne trägt einen Empfänger, der die Lichtenergie in elektrische Energie umwandelt. Für den Prototyp von Jianhua Han und seinem Team aus China steht dabei nicht das reine Prinzip im Vordergrund, sondern die Auslegung des Empfängers unter realen Randbedingungen wie Wärmeentwicklung und Aerodynamik. Unter einem Flügel montieren die Forscher eine photovoltaische Zelle, die vom Prinzip her an Solarzellen erinnert, jedoch auf Laserstrahlung als Energiequelle angepasst ist. Die aktive Schicht besteht aus Perowskit – einem Material, das sich vergleichsweise kostengünstig herstellen lässt und über ein Kristallgitter mit geeigneter optoelektronischer Wirkung verfügt.
Damit der Energiegewinn nicht im thermischen Overhead endet, adressiert das Design gleich mehrere Effekte: Der Empfänger wird durch den Laser stark erhitzt, weshalb eine zusätzliche thermoelektrische Schicht die entstehende Wärme direkt in elektrischen Zusatzstrom umwandeln kann. Außerdem ist das mechanische Layout so gewählt, dass die Zelle im Flug vom Luftstrom gekühlt wird, statt die Wärme nur passiv abzuführen. Die Autoren geben an, dass der Wirkungsgrad der Zelle deshalb mit fast 40 Prozent vergleichsweise hoch sein soll – ein Wert, der besonders relevant ist, weil schon kleine Effizienzverluste bei kontinuierlicher Energieübertragung über längere Zeit stark auf die Betriebsdauer durchschlagen.
Ganz ohne Einschränkungen bleibt auch dieses System nicht: Laserenergie funktioniert nur dann zuverlässig, wenn zwischen Sender und Empfänger eine freie Sicht besteht, also die optische Verbindung nicht durch Wolken, Nebel oder andere Hindernisse gestört wird. In der Praxis bedeutet das, dass sich die Einsatzplanung stärker an Wetterfenstern und Ausrichtungsstabilität orientieren muss. Für die langfristige Nutzung ist außerdem der Pfad „aus dem Labor heraus“ entscheidend: Der veröffentlichte Aufbau ist bislang ein Laborprototyp, der Prototyp sei nach den Angaben nicht geflogen. Das ist keine Nebensächlichkeit, denn anders als beim stationären Test muss die Drohne während des Flugs sowohl navigieren als auch die Laserenergie kontinuierlich im Empfänger „einfangen“.
Dass Laser-Drohnen grundsätzlich möglich sind, zeigt allerdings ein früherer Demonstrationsversuch aus dem Unternehmensumfeld: Bereits 2010 gelang es einem Startup aus München, einen Quadrokopter mittels Laser über mehr als 12 Stunden in der Luft zu halten – allerdings ebenfalls nur unter Laborbedingungen. Der nächste Entwicklungsschritt ist daher weniger die grundsätzliche Machbarkeit, sondern die Stabilisierung im produktionsnahen Betrieb: Eine laufende Mission erfordert, dass Sender und Drohne die Ausrichtung in Echtzeit nachführen, obwohl sich das Fluggerät bewegt und durch Wind, Manöver und unterschiedliche Flugprofile Schwankungen entstehen. Genau diese Hürde nennt das Team als Herausforderung für die geplanten Flugtests, weil die sich bewegende Drohne mit dem Laserstrahl präzise „getroffen“ werden muss.
Parallel dazu gibt es aus den USA bereits Signale aus dem Verteidigungsumfeld: Im April meldete ein Unternehmen namens Powerlight Technologies, es habe mit einem Infrarot-Laser eine militärische Flügel-Drohne in bis zu 1500 Metern Höhe mit Energie für ihre Systeme versorgt. Auch wenn sich solche Feldversuche naturgemäß an anderen Anforderungen orientieren als eine zivile Notfall-Drohnenrolle, zeigt die Meldung, dass die Industrie das Thema nicht nur als Forschungsexperiment sieht. Im Kontext des Ukraine-Kriegs wird zudem deutlich, warum ausdauernde unbemannte Systeme für Aufklärung und Überwachung besonders relevant sind; dort spielen Drohnen bereits heute eine bedeutende Rolle. Für die Technologie selbst ist das vor allem ein Marktindikator: Sobald Energieübertragung im Flug stabil funktioniert, verschieben sich nicht nur Reichweiten, sondern auch Einsatzszenarien und Kostenstrukturen durch weniger Wartungs- und Logistikaufwand.
Für Unternehmen, die Drohnen künftig in Prozesse einbinden wollen, wird damit ein neuer Architekturgedanke interessant: Statt „Energie als begrenztes Konsumgut“ rückt „Energieverfügbarkeit“ näher an eine Infrastrukturfrage. Das kann auch für KI-gestützte Flugplanung relevant werden, weil bessere Ausdauer die Datenbasis für Bild- und Sensorauswertung erhöht und Missionslogik flexibler macht – etwa beim kontinuierlichen Monitoring von Einsatzlagen. Gleichzeitig steigt die Systemkomplexität: Eine Laser-Energieübertragung erfordert in der Praxis präzise Optik, robuste Nachführung und klare Betriebsfenster. Der entscheidende Punkt ist daher die Verbindung aus Hardware-Effizienz und Steuerung: Gelingt der saubere Transfer vom Labor zu einem echten Flugversuch, wäre Laserenergie für Drohnen ein Schritt hin zu „dauerhaften“ Missionen – zumindest dort, wo Sichtlinie und Sicherheitsanforderungen zuverlässig darstellbar sind.
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